정답이 있는 열교환기 (LMTD) 학습지

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이름: ____________________   날짜: ____________

1.쉬움
길이T95 °C80 °C15 °C30 °CΔT₁ΔT₂병류

병류 열교환기에서 고온 유체는 95 °C에서 80 °C로 냉각되고 저온 유체는 15 °C에서 30 °C로 가열된다. 대수 평균 온도차 ΔTlm을(를) 구하시오.

Th: 95 → 80 °CTc: 15 → 30 °C
ΔTlm = K
2.쉬움

열교환기에서 물 3 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))가 105 °C에서 55 °C로 냉각된다. 열전달률 Q̇을(를) 구하시오.

ṁ = 3 kg/scp = 4.18 kJ/(kg·K)T: 105 → 55 °C
Q̇ = kW
3.보통
길이T110 °C65 °C40 °C30 °CΔT₁ΔT₂대향류

셸 앤드 튜브 열교환기(셸 1패스, 튜브 2패스)가 470 kW를 전달해야 한다. 고온 유체는 110 °C에서 65 °C로 냉각되고 저온 유체는 30 °C에서 40 °C로 가열된다. 이 배치의 LMTD 보정 계수는 F = 0.8이고 U = 1000 W/(m²·K)이다. 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

Q̇ = 470 kWF = 0.8U = 1000 W/(m²·K)Th: 110 → 65 °CTc: 30 → 40 °C
A = m²
4.보통
길이T155 °C45 °C50 °C20 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 열교환기가 20 kW를 전달한다. 전열 면적은 2.5 m²이다. 고온 유체는 155 °C에서 45 °C로 냉각되고 저온 유체는 20 °C에서 50 °C로 가열된다. 총괄 열전달 계수 U을(를) 구하시오.

Q̇ = 20 kWA = 2.5 m²Th: 155 → 45 °CTc: 20 → 50 °C
U = W/(m²·K)
5.어려움
길이T115 °C65 °C31.75 °C15 °CΔT₁ΔT₂대향류

뜨거운 기름(1 kg/s, cp = 2.1 kJ/(kg·K))이 대향류 열교환기에서 115에서 65 °C까지 냉각된다. 기름은 15 °C로 들어오는 물 1.5 kg/s(cp = 4.18 kJ/(kg·K))을(를) 가열한다. U = 200 W/(m²·K)일 때 필요한 전열 면적 A을(를) 구하시오.

ṁh = 1 kg/scp,h = 2.1 kJ/(kg·K)Th: 115 → 65 °Cṁc = 1.5 kg/scp,c = 4.18 kJ/(kg·K)Tc,in = 15 °CU = 200 W/(m²·K)
A = m²
6.어려움
길이T110 °C80 °C?10 °CΔT₁ΔT₂대향류

향류 이중관 열교환기에서 고온 기름(0.5 kg/s, cp = 2.3 kJ/(kg·K))이 내관을 흐르며 110 °C에서 80 °C로 냉각된다. 환형 공간의 물(1.5 kg/s, cp = 4.18 kJ/(kg·K))은 10 °C로 들어간다. 내관의 지름은 32 mm이며 U = 150 W/(m²·K)는 이 지름을 기준으로 한다. 필요한 관 길이 L을(를) 구하시오.

ṁh = 0.5 kg/scp,h = 2.3 kJ/(kg·K)Th: 110 → 80 °Cṁc = 1.5 kg/sTc,in = 10 °CD = 32 mmU = 150 W/(m²·K)
L = m

정답표

  1. 1. ΔTlm = 63.83 K
  2. 2. Q̇ = 627 kW
  3. 3. A = 11.63 m²
  4. 4. U = 143.5 W/(m²·K)
  5. 5. A = 8.05 m²
  6. 6. L = 28.02 m

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